Remote Limb Ischemische preconditionering: Een Neurobeschermende Technique in Knaagdieren

Summary

Remote ischemische preconditionering (RIP) is een werkwijze voor het conditioneren weefsels tegen schadelijke stress. We hebben een methode van remote ischemie vastgesteld op de achterste ledematen, door het opblazen van een bloeddrukmeter manchet voor 5-10 min. De neurobeschermende capaciteiten van RIP zijn aangetoond in een model van retinale degeneratie in knaagdieren.

Abstract

Subletale ischemie weefsels beschermt tegen latere, meer ernstige ischemie door opregulatie van endogene mechanismen in het aangetaste weefsel. Subletale ischemie is ook aangetoond dat beschermingsmechanismen upregulate afgelegen weefsels. Een korte periode van ischemie (5-10 min) in de achterste ledematen van zoogdieren induceert zelfbeschermende reacties in de hersenen, longen, hart en retina. Het effect is bekend als remote ischemische preconditionering (RIP). Het is een therapeutisch veelbelovende manier van bescherming van vitale organen, en is nu al onder de klinische proeven voor het hart en de hersenen verwondingen. Deze publicatie toont een gecontroleerde, minimaal invasieve werkwijze voor het maken van een ledemaat – speciaal de achterpoot van een rat – ischemische. Een bloeddrukmanchet ontwikkeld voor humane neonaten is verbonden met een handmatige sfygmomanometer en gebruikt om 160 mmHg druk uitoefent rond het bovenste gedeelte van de achterste ledematen. Een sonde ontworpen om huidtemperatuur sporen wordt gebruikt om te controleren ischemia, door registratie van de temperatuurdaling huid veroorzaakt door drukgeïnduceerde occlusie van de beenslagaders en de temperatuurstijging wat afgifte van de manchet volgt. Deze methode van TNO biedt bescherming aan de rat retina tegen fel licht veroorzaakte schade en degeneratie.

Introduction

De overleving van de meeste, zo niet alle weefsels in aanwezigheid van metabole stress kan worden verbeterd door voorafgaande conditionering met een periode van subletale ischemie ^1,2. Ischemische preconditionering (IP) in de praktijk is de blootstelling van weefsel subletale ischemie, voordat het weefsel ervaringen ernstiger stressoren, zoals een volgend ischemische schade. In diermodellen IP geeft opvallend bescherming aan de hersenen, retina, hart en longen ^3-6. Dienovereenkomstig, waarnemingen bij patiënten met een beroerte toonde een verband tussen de eerdere TIA's en een betere klinische resultaten ^7,8. IP beschermt ook retinale fotoreceptoren van niet-ischemische verwondingen ^9.

De effectiviteit van IP in diverse weefsels en letsels suggereert dat het activeren van een aangeboren mechanisme van celoverleving in alle weefsels. Ischemische preconditionering van het myocard is gesuggereerd om beschermende effecten door de upregulation hebbenhypoxie induceerbare factor (HIF), bij velen bekend metabole routes te reguleren door het vrijkomen van adenosine of door de opening van de mitochondriale ATP kaliumkanalen ^10,11. Adenosine afgifte en ATP kaliumkanalen zijn betrokken bij cerebrale ischemie maar onderzoek naar de neuroprotectieve mechanismen van ischemische conditionering tot nu toe gericht op modificaties van anti-excitotoxiciteit, anti-apoptotische en anti-inflammatoire pathways ^12,13. Algemeen begrip van het moleculaire proces van ischemische conditionering voor bescherming neuronen beperkt.

Remote ischemische voorconditionering pogingen conditioneren verre kritisch belangrijke organen (hart, hersenen, long) door het opwekken van ischemie minder kritische weefsels. Remote ischemische preconditionering (RIP) met behulp van de achterste ledematen is aangetoond neuroprotectieve in knaagdiermodellen van een beroerte ^14-17 te zijn. De werkwijze beschreven door ons een eenvoudige, betrouwbare en niet-invasieve protocol voor het induceren van TNO.

De overgrote meerderheid van RIP protocollen omvatten het achterste lidmaat, waarschijnlijk omdat de femorale slagader in het bovenste achterste ledematen gemakkelijk herkenbaar en toegankelijk voor chirurgische klem- en tourniquet toepassing. In ischemische ledematen invasieve studies voor het onderzoek van de hersenen en huidbescherming, ischemie geïnduceerd door het scheiden van de femorale slagader van de lies ligamenten en klemmend de femorale arterie ^2,15,18.

De ischemie die uit een ledemaat cuffing of femorale slagader klemming is bevestigd door veranderingen op het onderdeel inclusief een verlies van puls afname oxygenatie en een daling van de huidtemperatuur. Remote ischemie kan worden bevestigd door het verlies van puls met laser Doppler of Doppler ultrasound ^17-19. Huidtemperatuur kan worden gebruikt als alternatief voor Doppler hoewel de relatie niet lineair ^20,21. Accurate temperatuur opnames zijn gemeengoed in laboratoria en blikgemakkelijk opgenomen in remote ischemische studies.

Een alternatief voor femorale vastklemmen operatie is de inductie van ischemie met een tourniquet. Tourniquet toepassing produceert vergelijkbaar ischemie is aan dat van vaartuig klemmen; Kutchner et al. vergeleken invasieve femorale arterie klemmen met een niet-invasieve tourniquet en vonden werkwijzen onderbroken bloedtoevoer naar de ledematen en verminderde huidbeschadiging in een plastische chirurgie model van ischemie huidflap ^18. Cuffing hetzij een been of arm en verhogen van de manchetdruk boven de systolische bloeddruk is gevonden beschermde tegen ischemische schade bij varkens en mensen ^17,19,22 te zijn.

Verschillende tourniquet zal remote-inducerende ischemische omvatten het gebruik van een bloeddrukmanchet of een elastische band ^17,22,23. Het gebruik van een elastische band ischemie induceren een onveilige methode mogelijk die tot een ongereguleerde hoeveelheid druk in deledematen, met de druk stijgt boven de 500 mmHg wordt opgenomen bij de mens ^24. Verder ischemie middels een elastische band leidt tot spierbeschadiging in ratten na verwijdering van de band ^23, zoals beoordeeld door Evans Blue Dye, een in vivo marker van myofiber permeabiliteit ^25. Daarentegen kan de afgifte van een geregelde druk aan de tourniquet worden bereikt met behulp van een bloeddrukmanchet verbonden met een sphygmomanometer ^17,19,22,26.

In deze studie werd een lichte letselmodel van fotoreceptor degeneratie werd gebruikt voor het neuroprotectieve effect van externe ischemische preconditionering tonen. Remote ischemie werd onmiddellijk opgewekt voor lichte verwondingen, zodat de daaropvolgende fotoreceptor degeneratie zoals bevestigd door retinale functie testen. De bijbehorende video zal de toepassing van niet-invasieve remote ischemie aangetoond.

Protocol

Ethiek statement: Het protocol volgt het dier zorg richtlijnen van de Universiteit van Sydney, AEC # 5657. Verdoving werd goedgekeurd door dier ethische commissie (Universiteit van Sydney, AEC # 5657). 1. apparatuur Voorbereiding Met real-time huidtemperatuur tracking. Schakel op de computer, en de data-acquisitie hardware. Open temperatuur opname-software en de temperatuur instelling om tussen de 30-35 ° C en de frequentie van de bemonstering op elke 100 msec te passen…

Representative Results

Een bloeddrukmanchet verhoogd tot boven 160 mmHg stopt de bloedstroom naar de achterste ledematen zoals duidelijk te zien in figuur 1B. Het ontbreken van weefseloxygenatie resulteerde in een reducerende temperatuur van de voeten van het dier voor ischemie-reperfusie protocol (Figuur 2). De voet temperatuur (33 ° C) lager dan de eigen temperatuur en betrouwbaar verlaagd gedurende manchetdruk elevatie (31 ° C) stijgt wanneer de manchet is leeggelopen (32 ° C). Een enkele 1.000 lux lich…

Discussion

Knaagdier achterpoot ischemie werd geïnduceerd met succes een manuele bloeddrukmeter en manchet levert neuroprotectie de fotoreceptoren van de retina. Een bevinding consistent met ischemische conditioning geïnduceerde bescherming van de fotoreceptoren van licht letsel ^9,28.

In wezen, remote ischemie veroorzaakt korte zuurstoftekort aan weefsels. Derhalve remote ischemische voorconditionering veel overeenkomsten ischemische conditioneren of als alternatief genoemd ischemische tol…

Materials

Gold series DuraShock Hand Aneroid Sphygmomanometer	Welch Allyn	DS56	Manual Sphygmomanometer
Neonate [size 2] 1 Tube, 10 Pack	Welch Allyn	5082-102-1	Limb blood pressure cuff
Luer lock adaptor	Welch Allyn	5082-178	Adaptor for neonatal cuff
Thermistor pod	AD Instruments	ML 309	skin tempertature unit
Skin temperture probe	AD Instruments	MLT 422/A
Powerlab, 4 channel acquistion hardware	AD Instruments	PL 35044	Skin temperature recorder
Homeothermic blanket system with flexible probe	Harvard Appartus	507222F
Towel			optional: awake remote ischemia
Isoflo – 100% Isoflurane -250 ml	Abbot Animal Health	05260-05	optional: inhaltion anaesthetic remote ischemia
Ketamil – ketamine 100 mg/ml – 50 ml	Troy Laboratories Pty Ltd		optional: injectable anaesthetic remote ischemia
Xylium – Xylazine 100 mg/ml – 50 ml	Troy Laboratories Pty Ltd		optional: injectable anaesthetic remote ischemia